Estudo da oxidação de cerâmicas à base de carbeto de silício sinterizado via fase líquida utilizando nitreto de alumínio e óxido de ítrio como aditivos

Abstract

Materiais cerâmicos à base de carbeto de silício foram desenvolvidos através de sinterização via fase líquida usando AlN-Y2O3 como sistema de aditivos. Duas composições foram desenvolvidas utilizando pós de SiC e diferentes teores de AlN e Y2O3. Os pós foram misturados e homogeneizados, secados e subseqüentemente desaglomerados. As misturas do pó foram compactadas por prensagem uniaxial com subseqüente prensagem isostática a frio e os compactos foram sinterizados a 2080 ºC, por 1 h, em atmosfera 0,2 MPa de N2. As amostras sinterizadas foram caracterizadas por difração de raios X e pela sua densidade relativa. O comportamento da oxidação foi investigado e relacionado ao teor de aditivos. Para tanto, as amostras foram submetidas aos ensaios de oxidação em temperaturas de 1200, 1300 e 1400 ºC, ao ar por 120 h. O ganho de massa das amostras foi traçado em função do tempo de exposição, obtendo a evolução da oxidação na superfície das amostras. A composição das fases cristalinas presentes nas superfícies oxidadas foi obtida utilizando difração de raios X. Baseados nos resultados foram determinados os coeficientes de crescimento parabólico da taxa de oxidação referentes a cada composição estudada. Os resultados indicam que as amostras apresentam oxidação com comportamento parabólico em todas as condições, sendo que as amostras contendo menor quantidade de Y2O3 em relação ao AlN apresentaram maior resistência a oxidação quando submetidas a temperatura de 1200 ºC; porém com o aumento da temperatura para 1400 ºC, as amostras contendo maior quantidade de Y2O3 em relação ao AlN apresentaram maior resistência à oxidação, fato relacionado com as fases intergranulares presentes no sistema, após a sinterização.Silicon carbide (SiC) ceramics were developed by liquid phase sintering using AlN-Y2O3 as additive. Two compositions were obtained using different AlN-Y2O3 contents. The powders were mixed/homogenized and subsequently deagglomerated. Powder mixtures were compacted by cold isostatic pressing and sintered at 2080 ºC for 1h under 0.2 MPa-N2 atmosphere. Sintered samples were characterized by X-ray diffraction and relative density. The oxidation behavior was investigated and related to the additive content. Samples were submitted to the tests at 1200, 1300 and 1400 ºC in air for 120 h. Weight gain of the samples was plotted as a function of the exposure time, obtaining the evolution of the oxidation on the sample surfaces. The oxidized surfaces of samples were characterized by X-ray diffraction. The parabolic growing coefficient of the oxidation layer (k p) were determined. The results indicate that the samples show parabolic behavior in all conditions. Samples with larger AlN content in relation to Y2O3 show larger oxidation resistance at 1200 ºC; however, with the increase of the temperature to 1400 ºC, the samples with smaller AlN content in relation to Y2O3 show larger oxidation resistance. This fact is related with the intergranular phases present in the system after sintering.